Математическая модель процесса электромагнитного нагрева многофазного многокомпонентного пласта тяжелой нефти : MATHEMATICAL MODEL FOR HEATING THE HEAVY OIL MULTIPHASE AND MULTICOMPONENT RESERVOIR WITH ELECTROMAGNETIC WAVES

• Main Authors: Р. И. Саитов, Р. Г. Абдеев, М. В. Швецов, А. Ф. Хасанова, Э. Р. Абдеев, А. А. Рукомойников
• Format: Report
• Language: unknown
• Published: Вестник Академии наук Республики Башкортостан 2018
• Subjects: математическая модель; нефть; процесс нагрева; электромагнитное излучение; mathematical model; oil; heating process; electromagnetic radiation; Крайн*
• Online Access: https://dx.doi.org/10.24411/1728-5283-2018-10408; https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskaya-model-protsessa-elektromagnitnogo-nagreva-mnogofaznogo-mnogokomponentnogo-plasta-tyazheloy-nefti/pdf

Проблема разработки пластов тяжелой нефти является одной из важнейших задач нефтегазодобывающей промышленности. В литературе также отмечается, что осуществление геологоразведочных работ, а также разного рода процессов, связанных с добычей, переработкой и транспортировкой нефти и газа в условиях Крайнего Севера требует разработки и внедрения инновационных, энергоресурсосберегающих технологий в указанной области, учитывающих специфику данных территорий. Объектом исследования являются энергоресурсосберегающие технологии добычи и переработки нефти. Предмет исследования – математическое моделирование процессов взаимодействия СВЧ-энергии с углеводородным сырьем при добыче и переработке. Целью работы является разработка эффективного процесса разогрева электромагнитным излучением СВЧдиапазона углеводородного сырья при добыче и переработке. Разработана математическая модель процесса нагрева многофазного многокомпонентного пласта тяжелой нефти с помощью электромагнитных волн СВЧ-диапазона, отличающаяся применением итеративных изменений модели процесса при периодическом включении СВЧ-нагревателей с последующей релаксацией среды при их выключении, что позволяет оценить время нагрева пласта заданного объема и определить оптимальное время периода включения СВЧ-нагрева и релаксации, общее время разогрева до заданной температуры сколь угодно больших объемов углеводородсодержащих смесей в зависимости от физико-химических свойств составляющих их веществ, а также параметров СВЧ-излучения. Проведенные нами вычислительные эксперименты с циклическим включением СВЧ-нагрева каждые 55 часов на 180 секунд показали, что нагрев пласта за 555 часов повышает температуру в середине между двумя нагревателями, отстоящими на 60 м до 82°C. На основе результатов математического моделирования процесса авторами предложена технология разогрева нефтяного пласта с помощью электромагнитных волн при периодическом включении СВЧ-нагревателей. Проведена проверка адекватности разработанной математической модели при вычислительных экспериментах по анализу данных, полученных на разработанной авторами экспериментальной установке. : The problem of the heavy oil reservoir development is one of the most important tasks in oil and gas industry. As is shown in literature, the implementation of geological exploration and different processes associated with oil and gas extraction, refining and transportation in the Far North require the development and promotion of innovative energy-saving technologies, taking into account the specific conditions of these areas. This research is focused on energy-saving technologies of oil extraction and refining. The subject of the research is the mathematical simulation of the interactions between microwave energy and hydrocarbon raw materials in oil extraction and refining. The objective of the work is to develop an effective heating technique for raw hydrocarbons using electromagnetic spectrum microwaves. We have constructed a mathematical model for heating a heavy oil multiphase and multicomponent reservoir with electromagnetic spectrum microwaves characteristic of the use of iterative modifications of the process model with periodic switching on microwave heaters and subsequent flow relaxation at their switching off. This allows us to assess the time needed to heat the reservoir of a given volume and to determine the optimum periodicity for switching on and relaxation of microwave heating, the total heating time of arbitrarily large volumes of hydrocarbon-containing mixtures to a given temperature depending on the physicochemical properties of their constituents, as well as the microwave radiation parameters. Our computational experiments with cyclic switching of microwave heaters for 180 seconds every 55 hours showed that heating the oil reservoir for 555 hours increases the temperature to 82 °C in between the two heaters spaced 60 m apart. Based on the results of the mathematical simulation, the authors propose the technology to heat oil reservoirs using electromagnetic waves with periodic switching on the microwave heaters. The adequacy of this mathematical model has been checked up in computational experiments on the analysis of the data obtained in the experimental setup developed by the authors.